Nuovo record di misura nella corsa verso lo Spazio-Tempo Quantistico

Anche se distanti dalle particolari condizioni dello spazio-tempo di un buco nero, un recente articolo apparso su Nature Physics rende nota una precisissima misura effettuata tramite un’antenna gravitazionale nei laboratori di Legnaro dell’INFN

L’antenna dei laboratori INFN di Legnaro

Una freddissima antenna gravitazionale che si trova nei laboratori di Legnaro dell’INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) è stata utilizzata per particolari misure i cui risultati ripropongono il grande dilemma degli ultimi 80 anni: c’è davvero un luogo, Spazio-Tempo quantistico, dove la Relatività Generale di Einstein e la Meccanica Quantistica coesistono?

Questa nuova e precisissima misura viene resa nota da un articolo pubblicato su Nature Physics e firmato da ricercatori dell’INFN di Firenze, di Pisa, di Trento e dei Laboratori di Legnaro e loro stessi spiegano meglio cos’è successo: “Abbiamo utilizzato l’oggetto più immobile del mondo, AURIGA, l’antenna per onde gravitazionali situata nei laboratori INFN di Legnaro (Padova) – spiega Francesco Marin, dell’INFN di Firenze, il primo firmatario dell’articolo su Nature – per cercare di capire qual è il punto più piccolo in cui i riflessi di questa unificazione dovrebbero osservarsi. Siamo scesi più in basso del record del mondo precedente e non abbiamo osservato nulla. Quindi abbiamo stabilito un nuovo limite: per cercare i riflessi di questo mondo fatto di nuova fisica bisognerà scendere ancora”.

Il luogo dello Spazio-Tempo quantistico è piccolissimo: zero virgola seguito da 34 zeri e da un uno. Cioè quasi un miliardo di miliardi di miliardi di miliardi di volte più piccolo di un metro ovvero, un miliardo di miliardi di miliardi di volte più piccolo di un atomo,.  Si chiama “Unità di Planck”. Il record precedente di misura a cui si era arrivati, in questa corsa verso il basso, era di 0 virgola seguito da diciassette zeri e un uno. Con la nuova misura si è aumentato di uno zero. Siamo ancora lontani, come si vede, “Ma è una gara affascinante perché  laggiù c’è la nuova fisica, quella dei buchi neri o delle stringhe, un mondo ignoto e meraviglioso”, spiega Marin.

La teoria della Relatività Generale e quella della Meccanica Quantistica sono state sviluppate nel secolo scorso, ambedue con importanti conferme sperimentali e conseguenze tecnologiche, ma che partono da approcci alla realtà molto diversi e spesso agli antipodi. Le due teorie non si incontrano facilmente perché esplorano aspetti diversi del mondo: la prima predilige il grande, il cosmo, mentre la seconda il piccolo, il microscopico. I fisici hanno intrapreso varie strade per cercare di mettere assieme le due teorie, ma il percorso è difficile perché le condizioni in cui le due visioni devono incontrarsi sono quelle più estreme, che si trovavano all’inizio dell’Universo o che si possono trovare ancora nei pressi dei buchi neri. Si tratta comunque di condizioni non realizzabili in laboratorio, ma tutte le strade percorse indicano comunque che, sotto il regno comune delle due grandi teorie, lo spazio ha un aspetto molto diverso da quello cui siamo abituati, ed assume probabilmente una forma ‘granulare’ anziché omogenea. Normalmente non ce ne accorgiamo perché le dimensioni di questi grani sono estremamente piccole:  l’unità di misura ‘naturale’ in questo campo è la ‘lunghezza di Planck’ che vale ‘solo’ 10 elevato a-35 metri. E lontani  da un buco nero come si può indagare l’ordine di grandezza di questi granelli?

Al momento ci pensa l’antenna AURIGA, con le sue vibrazioni inferiori al miliardesimo di miliardesimo di metro, ha permesso un nuovo importantissimo limite superiore a questa precisissima misura. Un record importante anche se ancora lontano dalla scala di Planck.

Conosciamo meglio AURIGA, l’antenna gravitazionale di Legnaro, si presenta come una barra di alluminio lunga3 metrie pesante 2 tonnellate, sospesa a un filo a temperature estremamente basse  come un millesimo di grado sopra lo zero assoluto. Poiché freddo, in un certo senso, significa immobilità, questa specie di enorme diapason è particolarmente adatto a rivelare le perturbazioni dello spazio-tempo previste dalla Relatività Generale e che ancora non sono mai state rivelate direttamente. La barra di AURIGA è l’oscillatore meccanico più ‘tranquillo’ mai costruito: la sua velocità di vibrazione è di pochi femtometri al secondo. Significa che in un secondo le facce della barra si spostano di una distanza corrispondente al nucleo di un atomo; per percorrere un cammino di un metro, ci metterebbero quasi 10 milioni di anni e la vibrazione stessa rimane confinata in meno di 10 elevato a-18 metri.  Se la ‘grana’ dello spazio fosse più grossa di questa ampiezza di vibrazione, AURIGA se ne sarebbe accorta. In questo modo viene messo appunto un limite superiore alla finezza della granulosità, che progredisce, ed è un nuovo record, rispetto ai limiti precedenti.

L’INFN  ha iniziato una nuova linea di ricerca, chiamata con la sigla HUMOR,  per continuare l’esplorazione verso limiti sempre più spinti, sempre basandosi su esperimenti costruiti apposta sulla Terra che cercano però di esplorare la fisica alla ‘scala di Planck’ con misure raffinate senza il bisogno di ricreare le condizioni estreme di un buco nero.

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6 Commenti    |    Aggiungi un Commento

  1. pardon volevo chiedere una precisazione sull'antenna auriga..
    dove si dice " un millesimo di grado sopra lo zero assoluto" si intende ad una temperatura inferiore alla radiazione di fondo o a un millesimo sopra?

  2. Citazione Originariamente Scritto da marco massara Visualizza Messaggio
    pardon volevo chiedere una precisazione sull'antenna auriga..
    dove si dice " un millesimo di grado sopra lo zero assoluto" si intende ad una temperatura inferiore alla radiazione di fondo o a un millesimo sopra?
    Un millesimo al di sopra di -273.15 °C, lo zero assoluto..... La radiazione di fondo sta più o meno tre gradi sopra....

  3. Riporto dall'articolo: "Il luogo dello Spazio-Tempo quantistico è piccolissimo: zero virgola seguito da 34 zeri e da un uno. Cioè quasi un miliardo di miliardi di miliardi di miliardi di volte più piccolo di un metro ovvero, un miliardo di miliardi di miliardi di volte più piccolo di un atomo,. Si chiama “Unità di Planck”. Il record precedente di misura a cui si era arrivati, in questa corsa verso il basso, era di 0 virgola seguito da diciassette zeri e un uno. Con la nuova misura si è aumentato di uno zero. Siamo ancora lontani, come si vede, “Ma è una gara affascinante perché laggiù c’è la nuova fisica, quella dei buchi neri o delle stringhe, un mondo ignoto e meraviglioso”, spiega Marin."
    E' uno o diciassette zeri la differenza

    Sono, comunque, sempre perplesso dal fatto che il "non trovare" qualcosa sia un progresso
    Invece mi piacerebbe sapere di più sull'antenna gravitazionale.

  4. Citazione Originariamente Scritto da Gaetano M. Visualizza Messaggio
    Riporto dall'articolo: "Il luogo dello Spazio-Tempo quantistico è piccolissimo: zero virgola seguito da 34 zeri e da un uno. Cioè quasi un miliardo di miliardi di miliardi di miliardi di volte più piccolo di un metro ovvero, un miliardo di miliardi di miliardi di volte più piccolo di un atomo,. Si chiama “Unità di Planck”. Il record precedente di misura a cui si era arrivati, in questa corsa verso il basso, era di 0 virgola seguito da diciassette zeri e un uno. Con la nuova misura si è aumentato di uno zero. Siamo ancora lontani, come si vede, “Ma è una gara affascinante perché laggiù c’è la nuova fisica, quella dei buchi neri o delle stringhe, un mondo ignoto e meraviglioso”, spiega Marin."
    E' uno o diciassette zeri la differenza
    La lunghezza di Planck vale circa 1,616252 × 10-35 metri, mentre la misura a cui si è arrivati è dell'ordine di 10-18 metri, cioè uno zero in più della precedente misura...

    Citazione Originariamente Scritto da Gaetano M. Visualizza Messaggio
    Sono, comunque, sempre perplesso dal fatto che il "non trovare" qualcosa sia un progresso
    Invece mi piacerebbe sapere di più sull'antenna gravitazionale.
    Beh, anche il non trovare qualcosa è una scoperta. In questo caso si è scoperto un limite superiore, al di sotto del quale si trova quello che cerchiamo. E' comunque un punto di partenza, da cui si può iniziare a fare interessanti considerazioni....

  5. Grazie per le rapidissime risposte, al momento ho uno sfasamento di fuso orario.

    Giustamente, com'è stato spiegato, nell'ambito scientifico durante un esperimento non trovare un risultato è pur sempre un risultato che va adeguatamente indagato, questo perché in un esperimento è sempre insita una domanda, alla quale questo dà una risposta.

    Nel nostro caso la domanda era: "premesso che ci aspettiamo di vedere segni della granularità dello spazio-tempo, a che livello questa si presenta?" o meglio "la possiamo vedere a lunghezze dell'ordine di 10^-18?" La risposta è stata "no", ed è importante perché teorie fisiche differenti sono associate ai diversi livelli a cui si manifesta (o non si manifesta) questa granularità. Quindi ora sappiamo che alcune teorie devono essere escluse come possibile interpretazione della natura.

    Per quanto riguarda l'antenna, se non ne ho mai parlato qui posso consigliare di dare un'occhiata a questa presentazione http://www.pd.infn.it/M5P/lucidi/Taf...Taffarello.pdf

    Buone Feste!